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工業(yè)自動化電機知識科普

jh18616091022 ? 來源:AIOT大數(shù)據(jù) ? 作者:AIOT大數(shù)據(jù) ? 2023-07-03 15:51 ? 次閱讀
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電動機,轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中,在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,獲得一個轉(zhuǎn)動力矩,因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。異步電動機的功率范圍從幾瓦到上萬千瓦,可為多種機械設(shè)備和家用電器提供動力。

電機(俗稱“馬達(dá)”)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,作為用電器或各種機械的動力源。

發(fā)電機的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機械能。

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電動機主要包括一個用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子和其它附件組成。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而使其轉(zhuǎn)動。

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定子(靜止部分) 定子鐵心:電機磁路的一部分,并在其上放置定子繞組; 定子繞組:是電動機的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場; 機座:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子,并起防護、散熱等作用;

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轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分) 轉(zhuǎn)子鐵心:作為電機

磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組; 轉(zhuǎn)子繞組:切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn);

【電動機原理動態(tài)圖】 永磁電機 ▼

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直流電動機 ▼

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量子磁電機 ▼

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單相感應(yīng)電動機 ▼

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步進電機工作原理

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平衡電機 ▼

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產(chǎn)生電流的原理 ▼

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三相定子 ▼

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電動小馬達(dá) ▼

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電機剖視 ▼

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2f89da56-1976-11ee-962d-dac502259ad0.gif 電動機 ▼

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直流電動機▼

維修變頻電機與普通電機的區(qū)別

變頻電機的維修方法與普通電機基本是一樣的,但是由于變頻電源的特殊性,變頻電機的繞組絕緣比普通電機要求嚴(yán)格,應(yīng)該采取以下改善絕緣狀況的措施:

一、選用耐電暈性能好的電磁線,以滿足電機耐高頻脈沖和局部放電的要求。

一般使用聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺復(fù)合層漆包線,耐電暈、抗電暈電磁線。

二、繞線、嵌線施工工藝。

變頻電機在繞線、嵌線、綁扎等加工工藝必須嚴(yán)加管理,特別是在繞線、嵌線過程中防止損傷導(dǎo)線,嵌線過程應(yīng)保證槽絕緣、相絕緣、層間絕緣放置到位。相絕緣應(yīng)采用容易被絕緣漆浸透的材料,線圈端部應(yīng)加強綁扎、固定,確保端部成為一個整體。

在電機槽底、相間、層間及線圈首末匝等處加強絕緣,可提高電機耐電強度。

三、主絕緣須采用無氣隙絕緣。

變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)中的氣隙,是產(chǎn)生電暈的主要因素。為保證電機整體絕緣結(jié)構(gòu)中不含空氣隙,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/TZ1707一2008《變頻調(diào)速專用三相異步電動機絕緣規(guī)范》的規(guī)定,變頻調(diào)速專用三相異步電動機用的浸漬漆必須是不低于F級無溶劑漆,且揮發(fā)份小于10%,并采用VPI工藝。該工藝還以提高絕緣結(jié)構(gòu)整體機械強度。

四、做好變頻器、電纜和電機之間的匹配工作,限制電機與電源之間電纜的長度。

由于電源線阻抗的不匹配,隨著變頻器到電機之間電纜長度增加,電機端的過電壓幅值隨之增加,這易于引起局部放電。為此,應(yīng)根據(jù)具體的變頻電源特性和實際需要,盡可能縮短其聯(lián)結(jié)電纜的長度,以減小電機端的過電壓幅值和局部放電量,延長電機壽命。 變頻電機電源線一般使用專業(yè)電纜,也叫對稱導(dǎo)體變頻電纜,是3P+3N/E系列,即本來的3+1中的1分成3根。

步進電機

圖1.1為兩相步進電機的工作原理,它有兩個繞組。當(dāng)一個繞組通電后,其定子磁極產(chǎn)生磁場,將轉(zhuǎn)子吸合到此磁極處。若繞組在控制脈沖的作用下,通電方向順序按照A`A→B`B→`AA→`BB 四個狀態(tài)周而復(fù)始進行變化,電機可順時針轉(zhuǎn)動;通電時序為A`A→`BB→`AA→B`B時,電機就逆時針轉(zhuǎn)動。控制脈沖每作用一次,通電方向就變化一次,使電機轉(zhuǎn)動一步,即90度。4個脈沖,電機轉(zhuǎn)動一圈。脈沖頻率越搞,電機轉(zhuǎn)動越快。

步進電機的輸出力矩與電機的有效體積、線圈匝數(shù),磁通量、電流成正比,因此,電機有效體積越大,線圈匝數(shù)越大,定轉(zhuǎn)子間氣隙越小,電機力矩越大,反之亦然。

Fig.1兩相步進電機原理圖

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Fig.2 步進電機機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

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步進電機構(gòu)造由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承),定子(繞組、定子鐵芯),前后端蓋等組成。最典型兩相混合式步進電機的定子有8個大齒,40個小齒,轉(zhuǎn)子有50個小齒;三相電機的定子有9個大齒,45個小齒,轉(zhuǎn)子有50個小齒。

步進電機的相數(shù)是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù),目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同,其步距角也不同,一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°等、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時,用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器,則‘相數(shù)’將變得沒有意義,用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù),就可以改變步距角。

不管是兩相四相,四相五線,四相六線步進電機。內(nèi)部構(gòu)造都是如此。至于究竟是四線,五線,還是六線。就要看A和~A之間,B和B~之間有沒有公共端com抽線。如果a組和b組各自有一個com端,則該步進電機六線,如果a和b組的公共端連在一起,則是5線的。

所以,要弄清步進電機如何接線,只需把a組和b組分開。用萬用表打。

四線:由于四線沒有com公共抽線,所以,a和b組是絕對絕緣的,不連通的。所以,用萬用表測,不連通的是一組。

五線:由于五線中,a和b組的公共端是連接在一起的。用萬用表測,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有一根線和其他幾根線的電阻是相當(dāng)?shù)?,那么,這根線就是公共com端。對于驅(qū)動五線步進電機,公共com端不連接也是可以驅(qū)動步進電機的。

六線:a和b組的公共抽線com端是不連通的。同樣,用萬用表測電阻,發(fā)現(xiàn)其中一根線和其他兩根線阻止是一樣的,那么這根線是com端,另2根線就屬于一組。對于驅(qū)動四相六線步進電機,兩根公共com端不接先也可以驅(qū)動該步進電機的。

步進電機相關(guān)概念:

相數(shù):產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。

拍數(shù):完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示,或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù),以四相電機為例,有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.

步距角:對應(yīng)一個脈沖信號,電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度(轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)),以常規(guī)二、四相,轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/(50*4)=1.8度(俗稱整步),八拍運行時步距角為θ=360度/(50*8)=0.9度(俗稱半步)。

定位轉(zhuǎn)矩:電機在不通電狀態(tài)下,電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩(由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的)

靜轉(zhuǎn)矩:電機在額定靜態(tài)電作用下,電機不作旋轉(zhuǎn)運動時,電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積(幾何尺寸)的標(biāo)準(zhǔn),與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。

步進電機驅(qū)動:驅(qū)動步進電機,無非是給電機a和b組先輪流給連續(xù)的脈沖,步進電機就可以驅(qū)動了。

失步:電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù),不等于理論上的步數(shù)。

例如:二相步進電機跟五相步進電機的區(qū)別

步進電機主要是依相數(shù)來做分類,其中又以二相、五相步進電機為目前市場上所廣泛采用。大部分二相步進電機基本上每轉(zhuǎn)最大可細(xì)分為400等分,五相則可細(xì)分為1000等分,所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進電機較佳、加減速時間較短、動態(tài)慣性較低。

二相和五相步進電機的差異比較:

二相步進電機 五相步進電機
分辨率 1.8度/0.9度(200、400細(xì)分) 0.72度/0.36度(500、1000細(xì)分),較二相步進電機高出2.5倍
振動性 100-200PPS之間為低速共振領(lǐng)域,振動較大 無顯著共振點
低振動
速度&轉(zhuǎn)矩特性 速度較低 高速、高轉(zhuǎn)矩

一、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6度、1.8度,而五相混合式步進電機步距角一般為0.72度、0.36度,也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09度;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機而言,由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),其脈沖當(dāng)量為360度/10000 = 0.036度,對于帶17bit的編碼器的電機而言,驅(qū)動器每轉(zhuǎn)接收217= 131072 Pulse/Rev,其脈沖當(dāng)量為360度/131072脈沖 =0.002746度/脈沖。

二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時,一半應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。

交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高速時會急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進電機一般不具過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

五、運行性能不同

步進電機的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或者堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)則為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需要幾毫秒,可應(yīng)用于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行機構(gòu)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。

閉回路步進伺服馬達(dá)特點

1.閉環(huán)系統(tǒng)

Ezi-SERVO是一項創(chuàng)新式的閉回路步進伺服馬達(dá)采用高分辨率的光學(xué)式編碼器作為回授,每25微秒的高速取樣時間追蹤位置,若有位置上的偏差可實時的修正補償位置偏差量,比如說突然負(fù)載的變動而產(chǎn)生瞬間的失步或位置誤差,這是傳統(tǒng)的步進馬達(dá)時常會發(fā)生的。本產(chǎn)品可克服以上缺失。

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2. 不需補償

為了補償控制的效能在伺服系統(tǒng)里面需要不斷的調(diào)整PID GAIN以對應(yīng)負(fù)載的變動,這個程序?qū)?a target="_blank">工程師而言是非常的繁瑣同時也需要許多的使用經(jīng)驗,Ezi-SERVO在閉回路步進伺服控制系統(tǒng)可完全的控制這個特性,可以讓工程師很簡單的就可以達(dá)到他們所需要的效能,尤其 Ezi-SERVO非常適合在低剛性的負(fù)載 ,如皮帶及PULLEY系統(tǒng),在使用伺服系統(tǒng)時,它們有一個共通的問題,就是要一直做補償?shù)膭幼鳌?/p>

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3.不振動

跟傳統(tǒng)的伺服馬達(dá)做比較,它沒有一般伺服馬達(dá)一直要做追隨補償?shù)膭幼鳎?Ezi-SERVO是利用步進馬達(dá)的特性,當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置時,Ezi-SERVO 不會再做任何補償?shù)膭幼?,此特點特點多是應(yīng)用在影像系統(tǒng),因為影像系統(tǒng)停止時不能有抖動現(xiàn)像。

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4.順暢且精確

Ezi-SERVO是一個高精密式的驅(qū)動系統(tǒng),它使用一個高分辨率的編碼器,10000 pulse/revolution ,它不像一般的微步進驅(qū)動方式,它是使用高效能的 DSP做向量控制還有濾波控制產(chǎn)生一個非常平滑的運轉(zhuǎn),可以控制到最微小的連波。

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5.快速回應(yīng)

如同一般常見的步進馬達(dá),Ezi-SERVO有非常好的同步性,接受命令PULSE,非??焖俚姆磻?yīng)達(dá)到定位的動作,Ezi-SERVO的特性是使用在短距離快速定位的應(yīng)用,尤其如果是用傳統(tǒng)的伺服馬達(dá),它接受命令之后會有一個補償?shù)难舆t時間,所以它必須等待定位完了之后,才能執(zhí)行下面一個動作,這個動作我們稱為"整定時間"。

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6.高解析

位置指令可以被精密的切割。(最大10000 pulses/R)

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7.高轉(zhuǎn)矩

跟一般的步進作比較,Ezi-SERVO在大部份的時間可保持較大的扭矩,可以確保在百分之百的負(fù)載之下沒有失步現(xiàn)象,然后也不需要去關(guān)注負(fù)載的偏差量。

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8.高轉(zhuǎn)速

Ezi-SERVO在高速時也不會有失步現(xiàn)象,即使在百分之百的負(fù)載之下,它是時時去確認(rèn)現(xiàn)在最佳的觸發(fā)角度,以達(dá)到最高扭力。

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9.負(fù)載電流控制

由于驅(qū)動器的使用電流是依據(jù)它的負(fù)載做變動,所以它可以減少熱量的產(chǎn)生,改善效能。

伺服電機

伺服電機的三種控制模式:

?速度控制方式

?轉(zhuǎn)矩控制方式

?位置控制方式

就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快;位置模式運算量最大,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。

對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時,需要實時對電機進行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC,或低端運動控制器),就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上,減少驅(qū)動器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運動控制器);如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。

l轉(zhuǎn)矩控制方式

轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話,當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負(fù)載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn),外部負(fù)載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn),大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生)??梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。
應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。

l位置控制方式

位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小,通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置。
應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等。

l速度控制方式

通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉(zhuǎn)動速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位,但必須把電機的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速,位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了,這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統(tǒng)的定位精度。

直線電機工作原理

直線電機是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場,將電能直接轉(zhuǎn)化為直線運動的機械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。

結(jié)構(gòu)

直線電機的結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)電機沿徑向剖開[見Fig.3所示],并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當(dāng)于直線電機的初級,轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機的次級,當(dāng)初級通入電流后,在初次級之間的氣隙中產(chǎn)生行波磁場,在行波磁場與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動力,從而實現(xiàn)運動部件的直線運動。近幾年來,世界上一些發(fā)達(dá)國家開始將直線電機技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機床直線運動驅(qū)動系統(tǒng)中,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伺服電機+滾珠絲桿副驅(qū)動系統(tǒng),取得了巨大的成功。

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Fig.3 旋轉(zhuǎn)電機沿徑向剖開圖示

直線電機和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲桿運動系統(tǒng)的比較

在機床進給系統(tǒng)中,采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的機械傳動環(huán)節(jié),把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式,帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點。

1.高速響應(yīng)

由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件(如絲桿等),使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大打提高,反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度

直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲桿等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差,減小了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。

3.動剛度高

由于“直接驅(qū)動”,避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象,同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短

由于直線電機最早用于磁懸浮列車(時速可達(dá)500Km/h),所以用在機床進給驅(qū)動中,要滿足其超高速切削的最大進給速度(要求達(dá)到60~100m/min或更高)當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性,使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)啟動時瞬間達(dá)到高速,高速運行時又能瞬間準(zhǔn)確停止下來。可獲得較高的加減速度,一般可達(dá)2~10g(g=9.8m/s2),而滾柱絲桿傳動的最大加速度一般只有0.1~0.5g

5.行程長度不受限制

在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機,就可以無限延長其行程長度。

6.運動安靜、噪音低

由于取消了傳動絲桿等部件的機械摩擦,且導(dǎo)軌又可以采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機械接觸),其運動時噪音將大大降低。

7.效率高

由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗,其傳動效率大大提高。

直線電機和傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的比較見表1-1所示:

表1-1直線電機和傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的比較

序號 比較內(nèi)容 直線電機 旋轉(zhuǎn)電機+絲桿
1 最大推力 <14500牛頓(N) <240000牛頓(N)
2 最大加速度 >100m/s2 <1g(g=9.8m/s2)
3 最大速度 5m/s <1.5m/s
4 最大行程 <50m <6m
5 剛度
6 運行 平穩(wěn) 高速有噪音
7 反向間隙 無(直接驅(qū)動) 3~50um(中間有機械傳動部件)
8 壽命
9 精度
10 效率
11 成本
12 主要應(yīng)用 響應(yīng)快,速度和精度要求高的場合 普遍應(yīng)用

審核編輯:湯梓紅

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原文標(biāo)題:技術(shù)前沿:工業(yè)自動化電機

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